Документ Microsoft Word. Здания и сооружения подверженные динамическим воздействиям Поражения от взрывчатых веществ

• Название: Здания и сооружения подверженные динамическим воздействиям Поражения от взрывчатых веществ
• Дата: 25.04.2023
• Размер: 2.98 Mb.
• Имя файла: Документ Microsoft Word.docx
• Тип: Документы; #1089827
• страница: 4 из 5

В сфере разрушения под действием ударной волны, возникающей в среде, связь между частицами среды нарушается и среда выбрасывается продуктами взрыва в сторону наименьшего сопротивления. Радиус сферы разрушения (г) в 2—4 раза больше радиуса сферы сжатия. В сфере сотрясения ударная волна переходит в звуковую (затухает) без нарушения связи между частицами среды. Теоретически радиус сферы сотрясения беспредельный. В зависимости от мощности взрыва сотрясение может быть обнаружено (сейсмическими приборами) на расстоянии сотен километров от очага взрыва. Практически за радиус сферы сотрясения принимают расстояние, на котором упругие волны от взрыва еще способны производить разрушающее действие наземных построек. В артиллерийской практике обычно требуется определять глубину воронки (h) по заданному весу заряда в снаряде. Но для этого необходимо знать углубление снаряда в среду, которое зависит от' свойства среды, от скорости падения снаряда и конструктивных особенностей его (баллистического коэффициента, замедления взрывателя и пр.) При сравнительной оценке различных взрывчатых веществ по фугасному действию снаряженных ими боеприпасов производят подрывы в грунте или стрельбу с последующим обмером воронок. При стрельбе с небольшими углами падения и без замедления получаются мелкие воронки, имеющие конусообразную форму.

Кумулятивным называется повышенное в одном направлении действие взрыва заряда, имеющего определенную форму. Кумулятивное действие может быть иллюстрировано следующим примером: если на достаточно толстой броне последовательно подрывать три цилиндрических заряда (смотри рисунок) равной высоты и диаметра, но с различным устройством торцевой части заряда, примыкающей к броне, то получим разное действие по броне*

После подрыва заряда а с плоским торцом на броне образуется неглубокая вмятина с диаметром, равным диаметру заряда, или в лучшем случае на противоположной заряду стороне брони отколется металл на участке, имеющем диаметр, примерно равный диаметру заряда* После подрыва заряда б с конической выемкой в торцевой части в броне будет выбита воронка в несколько раз глубже, чем вмятина от взрыва заряда с плоским торцом. Диаметр такой воронки в броне будет значительно меньше диаметра заряда. После подрыва заряда в с конической выемкой, облицованной внутри тонкой стальной оболочкой, в броне будет выбита еще более глубокая воронка (или сквозная пробоина), но еще меньшего диаметра, чем в предыдущем случае.

 

Рисунок Пробивное действие обычного и кумулятивных зарядов

Разобранный пример показывает, что приданием заряду определенной формы и устройства можно создать условия, при которых часть энергии взрыва заряда сосредоточивается (кумулируется) на узком участке пространства, вследствие чего происходит местное резкое повышение действия взрыва. Сущность этого явления заключается в следующем. При подрыве заряда, имеющего в торцевой своей части выемку ( называемую кумулятивной) и инициируемого со стороны, противоположной выемке, продукты взрыва части заряда, прилегающей к выемке, разлетаясь вначале примерно по нормали к поверхности выемки, уплотняются вдоль оси выемки и приобретают большую скорость, образования кумулятивную струю. Скорость движения кумулятивной струи превосходит скорость детонации заряда и достигает вблизи заряда 10 ООО м/сек при давлении выше 100 ООО кг/см . Динамическим воздействием струи продуктов взрыва и объясняется повышенное пробивное действие взрыва кумулятивных зарядов без оболочки внутри выемки. Кумулятивная струя на некотором небольшом расстоянии от заряда имеет наибольшие плотность , скорость и наименьший диаметр. Это место называется кумулятивным фокусом. По мере удаления от заряда за фокусное расстояние диаметр струи увеличивается, скорость падает, струя рассеивается и пробивное действие уменьшается.

Глубина пробития прочных преград кумулятивными зарядами зависит от ряда условий. Из них основными являются следующие: свойства ВВ кумулятивного заряда, форма и размеры кумулятивной выемки, свойства металла и толщина облицовки кумулятивной выемки, расстояние заряда от преграды, а для снарядов- вращательное движение.

Из свойств ВВ кумулятивного заряда определяющим является скорость детонации, Чем выше скорость детонации заряда, тем более высокие начальные характеристики будут иметь продукты и тем короче будет время прохождения детонационной волной участка кумулятивной выемки.

Форма кумулятивной выемки существенно влияет не только на глубину пробития преграды, но и на сохранение пробивной способности струи, но мере удаления заряда от преграды. При одной и той же форме на пробивной эффект существенно влияют размеры выемки. Поэтому диаметр выемки у основания ее (т.е. у среза заряда) стремятся сделать возможно большим, приближающимся к диаметру заряда, а высоту выемки делают равной полутора- двум диаметрам выемки. Материал облицовки выемки может улучшить пробивное действие. Например, картонная облицовка ухудшает кумулятивный эффект, а стальная значительно увеличивает. При этом для каждого материала существует своя оптимальная толщина облицовки, ниже и выше которой пробивной эффект снижается. Для стальной облицовки обычно применяется толщина 1-2 мм. Вращательное движение снаряда отрицательно влияет на пробивное действие, поэтому не вращающиеся кумулятивные боеприпасы при равных условиях действуют эффективно.

 

Действие взрыва на расстоянии

 Разрушительное действие взрыва не ограничивается непосредственной близостью к месту взрыва. Зона разрушений, производимых взрывом, значительно превышает объём заряда. Разрушения в окружающей среде происходят в следствии того, что образующиеся при взрыве нагретые до высоких температур и сжатые до больших давлений газообразные продукты, расширяясь, оказывают сильное динамическое воздействие на окружающую среду. При этом в окружающей среде образуются ударные волны большой интенсивности, особенно вблизи заряда. Вблизи очага взрыва фронт разлета продуктов взрыва совмещён с фронтом ударной волны, т.к. они двигаются примерно с равной скоростью. Но плотность продуктов взрыва в этой зоне примерно в 20 раз превосходит плотность воздуха на фронте ударной волны, поэтому динамическое воздействие продуктов взрыва на преграду значительно превосходит действие ударной волны. Такое положение сохраняется до тех пор, пока ударная волна, двигаясь с большой скоростью, не оторвется от продуктов взрыва. Отрыв ударной волны от продуктов взрыва происходит на расстоянии от 7 до 14 радиусов заряда от центра очага взрыва. На расстоянии от 14-20 радиусов заряда продукты взрыва и ударная волна оказывают примерно одинаковое воздействие на преграду. На расстоянии больше 20 радиусов заряда разрушительный эффект обуславливается действие только ударной волны. Таким образом, при взрыве в воздухе на небольших расстояниях от места взрыва основные разрушения производят продукты взрыва, а на некотором удалении- воздушная ударная волна.

 

10. 
    Удельный расход взрывчатых веществ для разрушения фундаментов различных категорий
    

Взрывное дробление фундаментов широко используется при реконструкции предприятий и производится на открытых пло­щадках или внутри помещений. Фундаменты по типу сооружения и по прочностным свойствам делятся на четыре категории: I и II — кирпичные соответственно на известковом и цементном растворе; III — бетонные; IV — железобетонные. Удельный рас­ход ВВ в зависимости от категории составляет:

I — 0,3—0,45 кг/м³; II — 0,4—0,55 кг/м³; III — 0,5—0,65 кг/м³; IV — 0,5—0,7 кг/м³.

При дроблении фундаментов применяются шпуровые и скважинные заряды ВВ. При полном разрушении фундаментов глу­бина шпуров (скважин) составляет 0,9 высоты фундамента.

Масса заряда в шпуре (скважине) для дробления фундамента

Q = qW √W, где W — расстояние от оси шпура до края фунда­мента, м.

Расстояние между зарядами в ряду составляет (1÷1,3) W, между рядами зарядов W.

Взрывание зарядов электрическое с использованием детони­рующего шпура.

При ведении взрывных работ в стесненных условиях место взрыва укрывают деревянными и металлическими щитами или специальными укрытиями (см. подраздел 16.1).

Перед взрывом крупных фундаментов вокруг них отрывают траншею, имеющую ширину в верхней части не менее 1/3 высоты фундамента и объем не менее 0,3 объема фундамента.

При взрывании бетонных и железобетонных конструкций разрабатывается рабочий проект, который учитывает марку бе­тона; наличие, частоту размещения и марк^г арматуры, материал наполнителя бетона, конструкцию сооружения, наличие пустот, специальных камер. Основные разделы проекта аналогичны со­ответствующим разделам проекта обрушения зданий.

В зависимости от мощности В бетонной конструкции выби­рается метод работ: шпуровой (5 < 5 м) скважинный или камерный, (В > 5 м). Железобетонные плиты толщиной менее 40 см разрушают удлиненными накладными зарядами.

Удельный расход ВВ при шпуровом (скважинном) методе взрывания бетона составляет 0,4—0,5 кг/м³. Расстояние между зарядами принимают в пределах 10—Л5 диаметра заряда, а глу­бину шпуров (скважин) 2/3 толщины бетонной конструкции.

Масса заряда в шпуре (скважине) Q = 0,65 d² lш D.

Взрывание железобетона обычно направлено на выбивание бетона из арматуры для последующего ее разрезания газосваркой. При перебивании железобетонных колонн шпуры бурят по ква­дратной сетке в 2 ряда на расстоянии 15 d₃ Друг от друга.

С увеличением крепости горных пород эффективность бурения в них шпуров и особенно скважин значительно снижается. Оп­ределенные организационные неудобства испытывают карьеры из-за установления значительных размеров опасных зон и как следствие перерывов в работе при подготовке и производстве мас­совых взрывов и вторичном дроблении негабарита. Поэтому уже более 30 лет в СССР и в зарубежных странах разрабатываются немеханические способы бурения шпуров и скважин и разруше­ния негабарита. Однако большинство из них пока не вышло из стадии лабораторно-промышленного эксперимента за исключе­нием огневого бурения.
Кратко рассмотрим эти методы, получившие название электро­физических, с точки зрения перспектив их применения при раз­работке твердых полезных ископаемых. Наиболее разнообразны методы, предложенные для бурения скважин. Для отбойки руды от массива предложены методы инфракрасного разрушения и электрического ослабления массива перед взрывом.

Известные в настоящее время новые схемы разрушения можно классифицировать следующим образом.

По виду разрушения: в результате создания в породе механи­ческих или термических напряжений; плавления и частичного испарения; химических реакций с горной породой или в резуль­тате комбинированного воздействия.

По виду воздействия на горную породу: высоконапорными струями жидкости; сверхзвуковыми струями раскаленных газов; твердым наконечником, нагретым до температуры выше темпера­туры плавления породы; электромагнитными волнами; электри­ческим разрядом большой мощности; потоком электронов; лазер­ным лучом; химическими веществами.

 

Комбинированные способы сочетают в основном тепловое и механическое воздействие твердым инструментом на ослаблен­ную породу, а также тепловые и охлаждающие воздействия в оп­ределенных сочетаниях.

10. 
    Обрушение зданий и сооружений, расчет заряда при взрывании вблизи сооружений.
    

 В условиях реконструкции взрывные работы могут выполняться для дробления фундаментов и других конструкций из бетона, железобетона (иногда металла); обрушения зданий и сооружений на их основание; обрушения сооружений в заданном направлении; образования камуфлетных полостей с целью уширения буронабивных свай и грунтовых анкеров.

            При проведении взрывных работ в условиях реконструкции следует предусматривать мероприятия по защите от сейсмических воздействий, действия воздушной ударной волны, разлета кусков взорванного материала и воздействия газов.

            Сейсмически опасные зоны должны быть определены расчетами.

 При взрывании вблизи от промышленного здания и сооружения величину предельно допустимого сосредоточенного заряда, кг, на расстоянии от 1 до 25 м можно определить по формуле

Сейсмически безопасное расстояние, м, для зданий и сооружений при удалении центра взрыва на 50 м и более

При наличии в зданиях повреждений (например, трещин в стенах), а также при многократных взрывах безопасные расстояния должны быть увеличены не менее чем в 2 раза.

            Взрывные работы по разрушению фундаментов производят на открытых заводских площадках и внутри помещении. Взрывание фундаментов внутри зданий ведется только «на рыхление».

Разрушают фундаменты или сразу на всю высоту, или отдельными слоями с использованием зарядов в шпурах или рукавах. В первом случае глубину шпуров принимают равной 0,9 высоты фундамента h; во втором случае глубина шпуров должна быть равна толщине каждого слоя фундамента, за исключением последнего. В нем для предохранения от повреждений основания фундаментов шпуры должны иметь глубину, равную 0,9 толщины снимаемого слоя.

 При разрушении фундамента горизонтальными шпурами между ними и основанием фундамента должен оставаться предохранительный слой толщиной 0,2...0,4 м. Диаметр шпуров равен 35...60 мм, а расчетная линия сопротивления w составляет 0,5...0,7 глубины шпура.

Расстояние между шпурами в рядах — (1...1.3) w, между рядами шпуров и от края фундамента — w. Удельный расход ВВ (аммонит № 6) для фундаментов различной прочности колеблется от 0,3 до 0,7 кг/м3.

При размещении зарядов в рукавах их сечения принимают от 0,1x0,1 до 0,2 X 0,2 м. Рукава располагают так, чтобы центр заряда находился в середине ширины фундамента. Длина рукавов не должна превышать 1,5 м. Расстояние между рядами рукавов и от края фундамента равно их длине, а расстояние между центрами зарядов — 1-1,5  длины

рукава. Для снижения сейсмического эффекта взрыва фундамент предварительно окапывают на глубину зоны взрывания.

            При взрывании фундаментов и других горизонтально расположенных конструкций внутри помещений и вблизи зданий, сооружений и оборудования для предохранения от разлета осколков и действия воздушной ударной волны применяют защитные устройства (укрытия).

            К укрытиям предъявляют требования инвентарности, позволяющей их многократное использование; возможности быстрого перемещения в рабочей зоне; транспортабельности; универсальности;

возможности расположения пригруза.

10. 
    Определение опасных расстояний при взрывании заряда
    

1) Расстояние   (м), опасное для людей по разлету отдельных кусков породы при взрывании скважинных зарядов, рассчитанных на разрыхляющее (дробящее) действие, определяется по формуле:

, (1)

где   - коэффициент заполнения скважины взрывчатым веществом;  - коэффициент заполнения скважины забойкой; f - коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова; d- диаметр взрываемой скважины, м; a - расстояние между скважинами в ряду или между рядами, м.

Коэффициент заполнения скважин взрывчатым веществом   равен отношению длины заряда в скважине   (м) к глубине пробуренной скважины L (м):

.

Коэффициент заполнения скважины забойкой   равен отношению длины забойки   (м) к длине свободной от заряда верхней части скважины   (м):

.

При полном заполнении забойкой свободной от заряда верхней части скважины  = 1, при взрывании без забойки  = 0.

Коэффициент крепости пород

,

где   - предел прочности пород на одноосное сжатие при стандартном испытании образцов правильной формы, кгс/см² (1 кгс/см² = 98066,5 Па).

При ведении взрывных работ в горных породах в случае отсутствия или недостаточной представительности данных по прочностным характеристикам разрабатываемых грунтов ( ), коэффициент крепости f определяется по формуле:

,

где F - номер группы взрываемых грунтов.

2) При взрывании серии скважинных зарядов одинакового диаметра с переменными параметрами a,  ,   расчет безопасного расстояния по формуле (1) проводится по наименьшим значениям a,   и наибольшему   из всех имеющихся в данной серии.

Если взрываемый участок массива представлен породами с различной крепостью, в расчете   принимается максимальное значение коэффициента крепости грунта f. При взрывании параллельно сближенных (кустов, пучков) скважинных зарядов диаметром d принимается их эквивалентный диаметр



где   - число параллельно сближенных скважин в кусте.

3) При определении опасных расстояний учитывается возможные в процессе производства буровзрывных работ отклонения отдельных параметров взрывания скважинных зарядов a,  ,  от принятых проектных значений. Поэтому расчет   по формуле (1) проводится с определенным запасом, принимая для этого минимально возможные в процессе производства взрывных работ значения параметров a,   и максимально возможное значение  .

4) При производстве взрывов на косогорах, в условиях превышения верхней отметки взрываемого участка над участками границы опасной зоны более чем на 30 м размеры опасной зоны   в направлении вниз по склону увеличиваются и безопасные расстояния по разлету отдельных кусков породы (м) рассчитываются по формуле:

, (2)

где   - опасное расстояние по разлету отдельных кусков породы в сторону уклона косогора или местности, расположенной ниже 30 м, считая от верхней отметки взрываемого участка;   - коэффициент, учитывающий особенности рельефа местности.

При взрывании на косогоре

, (3)

где   - угол наклона косогора к горизонту, градус.

В тех случаях, когда вместо угла   известно превышение места взрыва над границей опасной зоны,

, (4)

где H - превышение верхней отметки взрываемого участка над участком границы опасной зоны, м.

Если в каком-либо направлении граница опасной зоны, рассчитанная по формуле (1) или (2), проходит по уклону (склону), учитывается возможное скатывание отдельных кусков породы и увеличивается в этом направлении безопасное расстояние. Также учитывается влияние силы ветра на возможное увеличение дальности разлета кусков породы.

5) Расчетное значение опасного расстояния округляется в большую сторону до значения, кратного 50 м. Окончательно принимаемое при этом безопасное расстояние не меньше минимальных расстояний, указанных в таблице 4 пункта 89 настоящих Правил.